Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Скрипко Т.В. Общая и неорганическая химия Практикум.doc
Скачиваний:
211
Добавлен:
02.05.2014
Размер:
2.23 Mб
Скачать

5.3. Растворы электролитов

При растворении электролита в воде увеличивается общее число частиц, т. к. электролиты диссоциируют на ионы и наблюдается отклонение от законов Вант-Гоффа и Рауля.

Это отклонение характеризуется изотоническим коэффициентом i, который показывает, во сколько раз осмотическое давление росм , повышение температуры кипения Dtкип, понижение температуры замерзания Dt’зам электролита, найденные экспериментально, больше соответствующих значений (Pосм, Dtкип, Dt’зам )для растворов неэлектролитов при той же молярной концентрации или моляльности.

Значение изотонического коэффициента для растворов электролитов больше 1, для растворов неэлектролитов равно 1.

Осмотическое давление для растворов электролитов с учетом изотонического коэффициента

Pосм = inRT/V=iTR  СМ.

2-й закон Рауля для растворов сильных электролитов выражается уравнениями

Dtкип= im1Кэ1000/Мm2 и Dtзам= im1Кк1000/Мm2.

Изменение общего числа частиц в растворах электролитов характеризуется степенью электролитической диссоциации a.

Степень диссоциации и изотонический коэффициент электролита связаны между собой соотношением

a = i –1 / k-1,

где k – число ионов, образующихся при диссоциации молекулы вещества.

В зависимости от степени диссоциации различают электролиты сильные и слабые. Электролиты, диссоциированные на 30 % и больше, обычно называют сильными, диссоциированные в пределах от 30 до 3 % – электролитами средней силы, еще менее диссоциированные – слабыми электролитами.

Согласно новой электростатической теории электролитов, сильные электролиты в разбавленных растворах нацело диссоциированы на ионы, т.е. степень диссоциации a = 1. Однако степень диссоциации определяется экспериментально и оказывается, как правило, меньше единицы (a < 1). Объясняется это тем, что измеряется всегда не истинная, а кажущаяся степень диссоциации. Так, если a = 0,7, то все молекулы диссоциированы на ионы, но ионы свободны лишь на 70 %, остальные 30 % ионов «связаны» электростатическими взаимодействиями.

Слабые электролиты диссоциируют в растворах не полностью. В их растворах устанавливается равновесие между недиссоциированными мо­лекула и продуктами их диссоциации - ионами.

Степенью диссоциации a электролита называется доля его мо­лекул, подвергшихся диссоциации, т.е. отношение числа молекул, рас­павшихся на ионы, к общему числу растворенных молекул электролита:

,

где n – число молекул, распавшихся на ионы; Nобщее число раст­воренных молекул.

В случае электролита АХ устанавливается равновесие

,

константа которого (константа диссоциации) определяется соотношением

.

Для бинарного электролита АХ константа и степень диссоциации свя­заны соотношением (закон разбавления Оствальда):

Кд = СМ  a2/1-a,

где См – молярная концентрация электролита, моль/л.

Так как для слабых электролитов степень диссоциации значительно меньше единицы, то для приближенных расчетов можно принять 1 - a » 1. Тогда выражение закона Оствальда упрощается:

Кд = СМ  a2, откуда

.

Если в растворе электролита АХ степень его диссоциации равна a, то концентрации ионов А+ и в растворе одинаковы и могут быть найдены по формуле [А+] = [Х-] = a  СМ .

Подставив значение a из выражения закона разбавления, находим

+] = [] =.

Задача 697

Раствор, содержащий 2,1 г гидроксида калия в 250 г воды, кристаллизуется при 0,52 °С. Определить кажущуюся степень диссоциации КОН (= 1,86).

Решение:

Находим понижение температуры замерзания раствора без учета диссоциации электролита (∆tзам. выч.):

Dtзам. выч. = m1Кк1000/Мm2 = 1,862,11000/56250 = 0,28 °С.

Вычисляем изотонический коэффициент:

.

Находим кажущуюся степень диссоциации: КОН = К + + ОН (k = 2),

a = i-1/k-1 = 1,86-1/2-1 = 0,86 или 86 %.

Задача 711

Кажущаяся степень диссоциации карбоната натрия в растворе, содержащем 1,06 г Nа2СО3 в 200 г H2O, равна 0,70. Определить температуру замерзания этого раствора (= 1,86°).

Решение:

Находим изотонический коэффициент i из формулы

a = i-1/k-1, i = 1+a(k-1).

Na2CO3 = 2 Na++ СО32– (k = 3, a = 0,70 в долях единицы, = 106 г/моль),

i=1 + 0,7 (3-1) = 2,4

Вычисляем понижение температуры замерзания раствора

,

Dtзам р-ра= Dtзам воды - Dtзам=0-0,22=-0,22°С.

Задача 722

Раствор, содержащий 10 г хлорида натрия в 100 г воды, кипит при температуре 101,6 oC. Определить кажущуюся степень диссоциации NaCl (= 0,516°).

Решение:

Находим повышение температуры кипения раствора без учета диссоциации электролита (∆tкип. выч.):

oC,

tкип. р-ра = tкип. р-теля + ∆tкип; ∆tкип. эксп = 101,6o – 100o = 1,6o.

Вычисляем изотонический коэффициент:

.

Находим кажущуюся степень диссоциации: NaCl = Na+ + Cl (k = 2)

или 82 %.

Задача 738

Найти степень диссоциации и концентрацию ионов Н+ сероводородной кислоты по первой ступени в 0,1М растворе, если константа диссоциации для этой ступени равна 1,110-7.

Решение:

Сероводородная кислота очень слабая, диссо­циирует по уравнению

H2S = Н+ + HS.

Используя упрощенное выражение закона разбавления Оствальда, вычисляем степень диссоциации:

;

a = 1,0510-3100 = 0,105 %.

Концентрация ионов [Н+] = См  a = 0,11,0510–3 = 1,0510–4 моль/л.

В задачах 694–709 определить кажущуюся степень диссоциации электролитов по температуре замерзания раствора

задачи

Электролит

Содержание воды, г

Температура замерзания раствора,оС

Формула

Содержание

694

695

696

697

698

699

700

701

702

703

704

705

706

707

708

709

МgС12

ZnCI2

2СО3

КОН

KCI

NaCI

MgCl2

СаC12

А12(SO4)3

АgNO3

KNO3

НCI

NaCI

СаC12

СН3СООН

NaCI

3 г

0,85 г

0,53 г

2,1 г

4,47 г

14,62 г

0,1 моль

0,745 г

8 г

6,8

1моль

1,246 г

0,117 моль

0,66 г

0,3668 г

125

125

200

250

100

500

1000

100

25

400

100

100

1000

100

100

-1,23

-0,23

-0,13

-0,52

-2,0

-1,67

-0,461

-0,36

-4,46

-0,337

-3,01

-1,18

-1,8

-0,6

-0,21

-0,22

В задачах 710–721 вычислить температуру замерзания водных растворов электролитов

задачи

Растворенное вещество

Содержание

растворителя, г

Кажущаяся степень диссоциации, (%, долей единиц)

Формула

Содержание

710

711

712

713

714

715

716

717

718

719

720

721

СаС12

Na2CO3

AgNO3

KCI

Na2SO4

СаС12

NaCI

NaОН

МgС12

MgSO4

NaNO3

KCI

0,666 г

1,06 г

1 г

2,33 г

3,55 г

8 г

2 моль

100 г

0,1 н

0,01 н

0,1 моль

0,1 н

125

200

50

500

500 мл

400

1000

100

-

-

900

-

0,75

0,7

0,59

0,8

70 %

70 %

70 %

60 %

0,75

66 %

80 %

0,8

В задачах 722–736 определить кажущуюся степень диссоциации водных растворов электролитов по их температурам кипения

задачи

Электролит

Содержание,

г/100 Н2O

Температура кипения, °С

722

723

724

725

726

727

728

729

730

731

732

733

734

735

736

NaCI

NaNO3

KCI

КNO3

MgCI2

MgSO4

NH4CI

NH4CO3

СаCI2

Ba(NO3)2

SrCI2

ZnSO4

KNO3

NаOH

NаOH

10

10

10

25

10

25

10

25

25

25

25

25

4,11

80

2,05

101,6

101,1

101,1

101,7

102,2

101,6

101,5

102,5

105,0

101,0

102,5

101,0

100,4

100,184

100,5

В задачах 737–753 вычислить степень диссоциации и концентрацию ионов водорода в растворах слабых электролитов по величине их констант диссоциации. Данные констант диссоциации взять из табл. 7 приложения

№ задачи

Электролит

Концентрация р-ра,

моль/л

№ задачи

Электролит

Концентрация р-ра,

моль/л

737

738

739

740

741

742

743

744

745

HF

H2S

HCN

СН3СООН

HNO2

Н3РO4

HCN

H2О2

НСООН

0,5

0,1

0,1

0,5

0,01

0,5

1,00

0,01

1

746

747

748

749

750

751

752

753

Н3ВO3

Н2SO3

Н2С2O4

Н2CO3

H2S

СН3СООН

Н3РO4

4ОН

0,05

0,01

0,05

0,1

0,2

0,05

0,01

0,02